张唯诚

人脑在太空

为火星任务工作的科学家还要考虑宇航员的大脑会在太空中发生什么变化。雷切尔·塞德勒是美国佛罗里达大学的一名人体运动学家，她一直在研究太空旅行会如何改变人的大脑。

塞德勒和她的團队研究了27名宇航员的脑部扫描结果，其中14人在国际空间站上待了6个月，其他人在航天飞机上生活了大约两个星期。

塞德勒的研究小组确定了一些大脑中灰质减少或增加的地方。灰质包括神经细胞体，它们类似细胞的控制中心。

塞德勒并不认为那些减少表明宇航员正在失去脑细胞，相反，她怀疑液体（包括大脑周围的液体）在微重力环境中发生了自由移动，这可能导致了她观察到的一些变化。

塞德勒解释说：“你的大脑在头盖骨中的位置比在地球上高了一点，结果就导致了液体的再分配。如果你观察宇航员的照片，就会发现当他们第一次进入太空时，他们会呈现一种浮肿的面容。”

这种现象也许有助于解释宇航员返回地面时出现的一些症状。他们在太空中待的时间越长，他们的灰质变化就越大。

回到地球后，他们的平衡和手眼协调能力往往下降，在几个星期或者几个月中不能开车，必须接受物理治疗才能再次适应地球上的重力。

2016年12月，塞德勒团队在《自然微重力》杂志上报告了他们的研究结果。塞德勒说，她想弄清楚这些影响是否与她观察到的大脑变化有关。这项研究可能对未来的太空任务很有用，因为去火星意味着在太空中待更长的时间，这可能带来更多的大脑变化。

这些实验还可以帮助科学家了解老年人的大脑变化。随着年龄的增长，他们可能出现那些重返地球的宇航员拥有的症状。例如，平衡和视觉方面出现了问题。

在实验室里，塞德勒一直在领导一项有关卧床的研究。志愿者要在床上躺几个月。在这期间和此后，研究人员记录每个志愿者的脑部扫描结果。

这项研究表明，卧床也是改变大脑的一种方式，这种改变和在宇航员身上看到的改变是一样的。卧床时重力不再指向脚下，志愿者身体里的液体四处流动。塞德勒说，他们的大脑只比身体稍高一点，所以卧床志愿者的脸部也有些浮肿。

这些研究显示了躺卧时大脑的状态如何影响大脑和身体对世界的体验，它和人们站立时的体验是不同的。

当然，这些研究也有很棘手的地方。科学家需要找到愿意躺几个月的志愿者。在塞德勒计划的一项新研究中，要求志愿者躺60天。她是第一个承认这件事并不好玩的科学家，“躺在床上度过一个周末听起来也许不错，但超过这个限度就变得糟糕了”。

练习，再练习

让人们躺下并不是模拟太空的唯一方法，研究人员还要在地球的特殊环境中探索其他问题。

2018年1月，已退役宇航员瑞安·科瑞克在犹他州沙漠上的一栋两层楼房里住了两个星期，目的是想看看在人们进进出出的时候，外面的尘土如何跑进屋里来。这样的研究可以帮助科学家预测月球或者火星上的尘埃如何影响远离地球来此生活的人们。科瑞克现在是佛罗里达州安柏瑞德航空大学的工程师。

宇航员梅尔参与了美国航空航天局的一个名为NEEMO的项目。NEEMO是“美国航空航天局极端环境任务操作”（NASA Extreme Environment Mission Operations）的简称。在这个项目中，一群研究人员要在“水瓶座”生活和工作一段时间。“水瓶座”是一个位于大西洋的水下研究站，距离佛罗里达基拉戈岛约5.6千米，也是为模拟太空飞行而设计的。这些研究人员必须协同工作以完成任务和解决问题。

梅尔还参加了欧洲空间局的另一个模拟项目，它被称为“洞穴”（CAVES），目的是“通过合作探险以评估和演习人类行为和表现技能”。参加此项目的6名组员分别来自俄罗斯、中国、西班牙和意大利，他们要在意大利的一个深洞里待两个星期。他们穿太空服，在执行各种任务时必须相互支持，包括探索和绘制洞穴的未知部分。这样的探索需要团队一起爬上陡峭的悬崖或者借助绳索下到洞穴的深处，观察并记录在洞穴深处发现的生物。

“这是我一生中最酷的经历，”梅尔回忆道，“那里的景色非常独特，那些洞穴看起来像存在于另外一个星球上，那些壮观的岩层从未在人们眼前呈现过。我们就像科幻小说里的角色——就像霍比特人或指环王。”

梅尔指出，洞穴探险的经验表明，在外太空，建设团队非常重要，它使人们相处融洽。

经验表明，相处融洽对宇航员至关重要。心理学家科兹洛夫斯基说：“持续的危险和压力可能会造成伤害，人们可以激怒你；如果你不喜欢某个人，他就会降低你的工作效率。”

科兹洛夫斯基一直在研究参与美国航空航天局HI-SEAS项目的每个组员。HI-SEAS项目的全称是“夏威夷太空探索类比和模拟”（ Hawaii Space Exploration Analog and Simulation）。参与者住在夏威夷火山一侧一个狭小的圆顶状栖息地里，里面的生活环境被设计成与执行火星任务时相同。

2018年2月， 第六批HI-SEAS项目的成员开始了为期8个月的共同生活。在这期间，这批新组员被隔离在栖息地里，他们必须一起工作、做饭，或者在栖息地外贫瘠的土地上探险；当他们离开圆顶形状的栖息地时，他们会穿上太空服；他们在那里工作、吃饭和睡觉，就好像生活在火星上一样。

白天，组员们要接受有关工作进展的调查。科兹洛夫斯基说：“他们报告他们是否与他人发生过冲突，或者他们的工作是否存在问题。”他的团队将分析这些调查以研究任务的整个过程，并希望找出冲突的最早迹象。减少紧张关系是使火星任务变成现实的必要条件。

在20世纪60年代的“阿波罗”任务时代，冲突并不是一个问题。为什么呢？因为那时执行任务的时间很短，太空飞行的先驱只需要在轨道上待一个星期或者不到一个星期。尽管如此，宇航员依然必须良好配合才能完成任务。

弗兰克·博尔曼在“阿波罗8”号上的呕吐经历就是一个很好的例子。1968年12月的那天，宇航员吉姆·洛弗尔来到博尔曼身边帮助清理了呕吐物。博尔曼回忆说：“我还记得，洛弗尔把呕吐物喷到尿液转储系统或其他类似的装置中了。”

1985年，宇航员杰克·加恩也在太空飞行中感到了恶心，但这种状态没有持续多久。后来，美国航空航天局开玩笑地创立了一种名为“加恩刻度”的、测量太空疾病的指标。使用这种指标，你的病情越严重，你的“加恩刻度”就显示越高。

在2005年的一次采访中，加恩反思了他已经“声名远扬”的在太空中与恶心感所做的较量。他说他没有遗憾，因为和地球相比，在太空中摆脱危险和风险的体验非常宝贵。